本實(shí)用新型涉及一種燃料電池膜電極熱壓模具，屬于燃料電池膜電極技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

燃料電池(Fuel Cell)是一種能量轉(zhuǎn)化裝置，它能夠?qū)?chǔ)存在燃料中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能，且不受熱力學(xué)卡諾循環(huán)的限制，實(shí)際能源轉(zhuǎn)化效率接近60％，是內(nèi)燃機(jī)效率的兩倍。同時(shí)燃料電池還具有能量密度大、環(huán)境友好、低噪音、安全性強(qiáng)、負(fù)荷響應(yīng)快、燃料利用率高、可迅速補(bǔ)充燃料、續(xù)航時(shí)間長(zhǎng)、試用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛用于中小型發(fā)電站、便攜式通訊電源、家庭式熱電聯(lián)供裝置、野外無人區(qū)檢測(cè)電源，同時(shí)還可以作為民用轎車、航空航天、潛艇等動(dòng)力電源，被認(rèn)為最具有潛力的能源轉(zhuǎn)換裝置。MEA(Membrane Electrode Assembly)又稱為膜電極，是燃料電池的心臟，由CCM(催化劑涂層膜)與陰/陽極擴(kuò)散層三部分組成，擴(kuò)散層起到水管理、物料的分配、傳遞電子等作用，CCM是電化學(xué)反應(yīng)的主要場(chǎng)所，涉及反應(yīng)的發(fā)生和生成物的傳遞及排放等問題。MEA作為燃料電池電化學(xué)反應(yīng)的基本單元，它的設(shè)計(jì)和制備首先要遵循燃料電池電化學(xué)反應(yīng)的基本原理和特性，并且與燃料電池最終的使用條件、經(jīng)濟(jì)效益及制備工藝等等相結(jié)合來綜合考慮。不同工藝也將決定了燃料電池的工作性能、使用壽命、配套設(shè)施等等一系列至關(guān)重要的問題。

公開號(hào)為：1689181，公開日為：2005-10-26，實(shí)用新型名稱為：用于簡(jiǎn)化制造具有薄膜材料裝置的夾具和方法，利用兩層帶孔的平板來定位擴(kuò)散層、離子交換膜熱溶或壓合到一起的一種薄膜,薄膜上開有比擴(kuò)散層略小的孔，但這種利用薄膜上的孔來定位擴(kuò)散層的方法由于膜本身容易變形而并不可靠和精確,擴(kuò)散層又完全覆蓋在薄膜上熱壓時(shí)很容易滑動(dòng)，造成陰/陽極擴(kuò)散層，CCM結(jié)合并不緊密，而三者的接觸電阻對(duì)電池的放電性能有極大的影響。

公開號(hào)為：1653639，公開日為：2005-08-10，實(shí)用新型名稱為：用于使燃料電池部件脫離壓合夾具的裝置和方法，利用機(jī)械結(jié)構(gòu)輪流穩(wěn)定壓合上下模板,并用模板上的微孔對(duì)膜電極上下表面施加壓力和抽真空使得膜電極脫離上下壓合模板,然后移離上模板,從下模板取出膜電極，但是這種方法工藝操作復(fù)雜，機(jī)械精度要求高，降低了工作效率。

公開號(hào)為：101183717，公開日為：2008-05-21，實(shí)用新型名稱為：一種用于熱壓制備燃料電池膜電極的壓合模具裝置，本實(shí)用新型膜電極各個(gè)組件可以準(zhǔn)確定位，并且通過彈開彈簧可以將上下壓板自動(dòng)彈開，通過內(nèi)置的溫度探頭可以很好的檢測(cè)熱壓溫度的變化。但是缺點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，彈簧彈開壓板難以控制，面對(duì)不同尺寸的膜電極需要更換不同的模頭，降低生產(chǎn)速率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本實(shí)用新型目的是提供一種高效的、能夠準(zhǔn)確定位的、適用于多尺寸的燃料電池膜電極熱壓模具。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型是通過如下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

本實(shí)用新型的一種燃料電池膜電極熱壓模具，包括上模板、與上模板結(jié)構(gòu)相同的下模板和用于將上模板與下模板合在一起的緊固裝置；上模板及下模板從內(nèi)到外依次均包括平板中心開有槽的開槽平板、平板塞和尺寸與槽的尺寸相對(duì)應(yīng)用于蓋住槽的蓋板；開槽平板的四周設(shè)有邊框，所述槽的區(qū)域內(nèi)設(shè)有多個(gè)等間距的吸附孔，在所述槽的邊框正面刻有用于確定膜電極三維空間位置的長(zhǎng)度標(biāo)尺；所述邊框側(cè)面開有用于連接真空泵轉(zhuǎn)接頭的孔；平板塞上設(shè)有多個(gè)與吸附孔相對(duì)應(yīng)用于堵住吸附孔的圓柱體。

上述真空泵轉(zhuǎn)接頭通過快插接頭與PTFE硬管相連接，所述PTFE硬管與真空泵相連接。

上述蓋板的四周設(shè)有密封橡膠墊。

上述蓋板的內(nèi)部開有多條通氣溝壑。

上述開槽平板的厚度為10-20mm，邊框外尺寸為300mm*300mm-500mm*500mm，所述槽的尺寸為250mm*250mm-450mm*450mm，所述邊框的厚度為50mm-100mm，所述長(zhǎng)度標(biāo)尺為300mm-500mm，所述吸附孔的面積為250mm*250mm-450mm*450mm。

每個(gè)所述吸附孔的直徑為2-10mm，吸附孔的深度為5-10mm，相鄰兩個(gè)吸附孔圓心間距為4-15mm。

每一個(gè)獨(dú)立的所述平板塞的邊界離最外側(cè)的圓柱體圓心距離為2-15mm；所述平板塞的尺寸為250mm*250mm-450mm*450mm，平板塞的厚度為2-5mm，圓柱體的高度均與吸附孔深度一致。

上述蓋板的尺寸為250mm*250mm-450mm*450mm，蓋板的厚度為5-13mm。

本實(shí)用新型吸附孔的直徑以及間距足夠小，類似于像素點(diǎn)陣，利用吸附孔來定位膜電極各個(gè)組件的空間位置，并且利用真空吸附，保證各個(gè)組件不會(huì)輕易的挪動(dòng)，對(duì)大面積及形狀迥異的膜電極的定位尤為的重要，并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作容易，很適合大量快捷的生產(chǎn)。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的一種燃料電池膜電極熱壓模具整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1中A的局部放大圖；

圖3為圖1中B的局部放大圖；

圖4為開槽平板正面示意圖；

圖5為開槽平板反面示意圖；

圖6為平板塞正面示意圖；

圖7為平板塞反面示意圖；

圖8為蓋板正面示意圖；

圖9為蓋板反面示意圖；

圖中各部件的標(biāo)號(hào)如下：固定螺桿1-1、鎖緊螺帽1-2、開槽平板2、邊框2-1、吸附孔2-2、快插接頭2-3、槽2-4、平板塞3、圓柱體3-1、蓋板4、密封橡膠墊4-1、通氣溝壑4-2。

具體實(shí)施方式

為使本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體實(shí)施方式，進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型。

本實(shí)用新型涉及的具體熱壓模具是指具有一定厚度并且開槽2-4的平板，槽2-4內(nèi)開有一定尺寸和數(shù)量的吸附孔2-2，在槽2-4的邊界處刻有標(biāo)尺用以確定膜電極的三維空間位置；為了堵住吸附孔2-2的平板塞3；為了形成吸附空腔及提供熱壓平面的蓋板4，具體的案例實(shí)施如下。

一、開槽平板2的具體尺寸、參數(shù)及作用：開槽平板2厚度15mm，外框尺寸400mm*400mm，槽2-4的尺寸需小于外框尺寸，本實(shí)用新型采用350mm*350mm，則邊框2-1尺寸為50mm寬刻有300mm的長(zhǎng)度標(biāo)尺精度為1mm，在槽2-4內(nèi)開有等間距吸附孔2-2，吸附孔2-2的面積本實(shí)用新型采用300mm*300mm，吸附孔2-2的直徑2mm，孔的圓心間距4mm，孔深度5mm，在邊框2-1的側(cè)面開有連接真空泵的轉(zhuǎn)接頭的孔，轉(zhuǎn)接頭用快插接頭2-3連接PTFE硬管再連接到真空泵。

二、平板塞3的具體尺寸和參數(shù)及作用：平板塞3在本實(shí)用新型主要有兩個(gè)作用，1、在吸附擴(kuò)散層時(shí)起到堵塞其它多余孔增加束縛力，2、在熱壓時(shí)堵塞膜電極部分的孔，起到對(duì)膜電極的保護(hù)作用。平板塞3的尺寸可以任意調(diào)節(jié)但是不大于吸附孔2-2的面積，本實(shí)用新型采用300mm*300mm大小的平板塞3，平板塞3是指在厚度2mm的平板上帶有等間距的圓柱體3-1，圓柱體3-1的底面直徑，間距，高度需要與吸附孔2-2對(duì)應(yīng)，必須保證平板塞3可以完全的插入孔內(nèi)，本實(shí)施例采用的圓柱體3-1底部直徑為1.95mm(小于孔的2mm)，圓柱體3-1圓心間距為4mm，圓柱體3-1高度為5mm(與孔深度相同)，每一個(gè)獨(dú)立的平板塞3的邊界處離最外側(cè)的圓柱體3-1的圓心距離為2mm，這樣可以保證兩個(gè)平板塞3連接部分可以保證無縫連接。

三、蓋板43的具體參數(shù)和尺寸及作用：蓋板4的作用在本實(shí)用新型主要有兩個(gè)，1、在吸附擴(kuò)散層時(shí)與開槽平板2一起形成吸附空腔，2、在熱壓膜電極時(shí)起到固定平板塞3的作用，其尺寸需要與開槽薄板槽的尺寸對(duì)應(yīng)，使得蓋板4可以完全蓋住槽2-4，本實(shí)用新型采用尺寸為345mm*345mm，厚度為6mm，并且需要在蓋板4邊緣鋪有一個(gè)寬為30mm的高2-3mm的密封橡膠墊4-1(自身彈性導(dǎo)致其高度可以稍微高一點(diǎn))，在蓋板4的內(nèi)部開有通氣溝壑4-2，脊高2mm(蓋板6mm+脊高2mm+平板塞厚2mm+吸附孔2-2深5mm應(yīng)等于15mm--平板厚度)，脊寬10mm，脊長(zhǎng)300mm。

實(shí)驗(yàn)時(shí)具體的熱壓方法如下：(1)確定熱壓的膜電極尺寸，用蓋板4將槽2-4蓋起來形成吸附空腔，翻轉(zhuǎn)合體(蓋的動(dòng)作是將蓋板(4)拿起來向下蓋住槽，此時(shí)吸附功能面在下方，需要將二者的合體翻轉(zhuǎn)過來使得吸附孔向上，這時(shí)候才能鋪碳紙<按照坐標(biāo)定位>)，使吸附孔2-2朝上，將擴(kuò)散層放置吸附孔2-2上，確定放置坐標(biāo)(一般的我們用平面系坐標(biāo)[x,y]定位擴(kuò)散層的兩個(gè)對(duì)角或者其他有效位置)，開啟真空泵，將擴(kuò)散層固定，然后將密封后的CCM(催化劑涂層膜)繼續(xù)放置，確定放置坐標(biāo)(定位與擴(kuò)散層一樣)，保證擴(kuò)散層與CCM中的有效面積(含有催化劑的部分，此部分起到催化氣體反應(yīng)物的作用，需要和碳紙(擴(kuò)散層)對(duì)應(yīng))重合；(2)取另外一個(gè)相同結(jié)構(gòu)的夾具(或稱為下模具)，將擴(kuò)散層放置在與步驟(1)中擴(kuò)散層相同坐標(biāo)上，開真空吸附??；然后將步驟(1)、(2)的夾具合起來，用固定螺桿1-1通過模具四個(gè)角的定位孔定位，保證上下模具(即燃料電池的陰陽極擴(kuò)散層)在同一空間位置上，通過鎖緊螺帽1-2鎖緊四個(gè)定位孔的固定螺桿1-1；(4)關(guān)閉真空泵，將上下兩個(gè)模具的蓋板4拿開，用平板塞3將吸附孔2-2蓋住(防止熱壓是孔部分不受壓力導(dǎo)致的擴(kuò)散層結(jié)構(gòu)破壞)，蓋上蓋板4，去掉固定螺桿1-1，將上述構(gòu)成的平板模具拿到熱壓機(jī)上熱壓即可。

以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理和主要特征和本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下，本實(shí)用新型還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實(shí)用新型范圍內(nèi)。本實(shí)用新型要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。